JPH11149763A - 衝撃緩和設計方法 - Google Patents
衝撃緩和設計方法Info
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- JPH11149763A JPH11149763A JP9317264A JP31726497A JPH11149763A JP H11149763 A JPH11149763 A JP H11149763A JP 9317264 A JP9317264 A JP 9317264A JP 31726497 A JP31726497 A JP 31726497A JP H11149763 A JPH11149763 A JP H11149763A
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- mechanical filter
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Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明は、製品等の強度設計において、材料・
構造・部品配置等をパラメータとするデータベースやＳ
ＲＳ解析を使用することなく、供試体内の特定部品への
衝撃を緩和する為の機械的フィルタを設計する方法を提
供することを目的とする。 【解決手段】衝突試験部１０により供試体を衝突面に衝
突させる衝突試験を行い、衝突時の前記衝突面の反力と
供試体の所定位置におけるセンサ出力をロードセル２０
および加速度センサ等のセンサ３０により検出し、検出
された反力とセンサ出力との時間変化から供試体の伝達
関数を算出し、前記センサ出力を目標センサ出力とする
ための機械的フィルタの伝達関数を算出し、前記機械的
フィルタの伝達関数に基づいて機械的フィルタを設計す
る。
構造・部品配置等をパラメータとするデータベースやＳ
ＲＳ解析を使用することなく、供試体内の特定部品への
衝撃を緩和する為の機械的フィルタを設計する方法を提
供することを目的とする。 【解決手段】衝突試験部１０により供試体を衝突面に衝
突させる衝突試験を行い、衝突時の前記衝突面の反力と
供試体の所定位置におけるセンサ出力をロードセル２０
および加速度センサ等のセンサ３０により検出し、検出
された反力とセンサ出力との時間変化から供試体の伝達
関数を算出し、前記センサ出力を目標センサ出力とする
ための機械的フィルタの伝達関数を算出し、前記機械的
フィルタの伝達関数に基づいて機械的フィルタを設計す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、衝撃緩和設計方法
に関して、衝突時の衝撃を計測し、衝撃を吸収するため
の機械的なフィルタを設計する衝撃緩和設計方法に関す
る。
に関して、衝突時の衝撃を計測し、衝撃を吸収するため
の機械的なフィルタを設計する衝撃緩和設計方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】衝撃に対する製品の強度設計を行うため
には、入力衝撃に対して、各部位の応力、変位、加速度
等がどの様に応答するかを知ることが重要になる。従
来、こうした強度設計には、過去に開発した製品の材料
・構造・部品配置をパラメータとするデーターベースを
あらかじめ作成しておき、そのデータベースを使用する
方法と、供試体があらゆる固有振動数を持ったコンポー
ネントで構成されていると仮定し、これを振動の数学モ
デルに置き換え、衝撃励振に対する応答を各固有振動数
ごとに計算し、その供試体の共振点（ダメージを受けや
すい周波数スペクトラム）を解析するＳＲＳ（Ｓｈｏｃ
ｋ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）を使用する
方法がある。
には、入力衝撃に対して、各部位の応力、変位、加速度
等がどの様に応答するかを知ることが重要になる。従
来、こうした強度設計には、過去に開発した製品の材料
・構造・部品配置をパラメータとするデーターベースを
あらかじめ作成しておき、そのデータベースを使用する
方法と、供試体があらゆる固有振動数を持ったコンポー
ネントで構成されていると仮定し、これを振動の数学モ
デルに置き換え、衝撃励振に対する応答を各固有振動数
ごとに計算し、その供試体の共振点（ダメージを受けや
すい周波数スペクトラム）を解析するＳＲＳ（Ｓｈｏｃ
ｋ Ｒｅｓｐｏｎｓｅ Ｓｐｅｃｔｒｕｍ）を使用する
方法がある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】データベースを利用す
る方法では、強度試験を行い、入力衝撃に対して応力、
変位、加速度等がどの様に応答するか等の結果をあらか
じめデーターベース化しておく必要がある。さらに、デ
ーターベースにない新規材料、新規構造などを用いて強
度設計する場合には、新たに強度試験を行ってデータを
追加する必要がある。このため、データーベースを利用
する方法では、データベースの作成に手間がかかる。
る方法では、強度試験を行い、入力衝撃に対して応力、
変位、加速度等がどの様に応答するか等の結果をあらか
じめデーターベース化しておく必要がある。さらに、デ
ーターベースにない新規材料、新規構造などを用いて強
度設計する場合には、新たに強度試験を行ってデータを
追加する必要がある。このため、データーベースを利用
する方法では、データベースの作成に手間がかかる。
【０００４】ＳＲＳ解析では、供試体があらゆる固有振
動数を持ったコンポーネントで構成されていると仮定す
る為に、供試体に適合するモデルを選択する必要があ
る。さらに、衝撃励振に対するダメージポテンシャルを
評価する解析手法である為、適切な衝突衝撃の入出力信
号が得られないという問題がある。このため、ＳＲＳ解
析では、供試体に適合するモデルを選択する手間がかか
り、さらに、供試体に衝撃を与えるわけではないので、
適切な入出力信号が得られない。
動数を持ったコンポーネントで構成されていると仮定す
る為に、供試体に適合するモデルを選択する必要があ
る。さらに、衝撃励振に対するダメージポテンシャルを
評価する解析手法である為、適切な衝突衝撃の入出力信
号が得られないという問題がある。このため、ＳＲＳ解
析では、供試体に適合するモデルを選択する手間がかか
り、さらに、供試体に衝撃を与えるわけではないので、
適切な入出力信号が得られない。
【０００５】本発明は、上記の点に鑑みなされたもの
で、製品等の強度設計において、材料・構造・部品配置
等をパラメータとするデータベースやＳＲＳ解析を使用
することなく、供試体内の特定部品への衝撃を緩和する
為の機械的フィルタを設計する方法を提供することを目
的とする。
で、製品等の強度設計において、材料・構造・部品配置
等をパラメータとするデータベースやＳＲＳ解析を使用
することなく、供試体内の特定部品への衝撃を緩和する
為の機械的フィルタを設計する方法を提供することを目
的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そこで、上記課題を解決
するため、請求項１記載の発明は、供試体を衝突面に衝
突させる衝突試験を行い、衝突時の前記衝突面の反力と
前記供試体の所定位置における応力、変位、加速度をセ
ンサで検出し、検出された反力とセンサ出力との時間変
化から供試体の伝達関数を算出し、前記センサ出力を目
標センサ出力とするための第１の機械的フィルタの伝達
関数を前記供試体の伝達関数に基づいて算出し、前記機
械的フィルタの伝達関数に基づいて第１の機械的フィル
タを設計する。
するため、請求項１記載の発明は、供試体を衝突面に衝
突させる衝突試験を行い、衝突時の前記衝突面の反力と
前記供試体の所定位置における応力、変位、加速度をセ
ンサで検出し、検出された反力とセンサ出力との時間変
化から供試体の伝達関数を算出し、前記センサ出力を目
標センサ出力とするための第１の機械的フィルタの伝達
関数を前記供試体の伝達関数に基づいて算出し、前記機
械的フィルタの伝達関数に基づいて第１の機械的フィル
タを設計する。
【０００７】このように、供試体の伝達関数から目標セ
ンサ出力を実現するための機械的フィルタの伝達関数を
算出して機械的フィルタを設計するので、供試体の衝撃
を緩和するための強度設計を迅速かつ高精度で行うこと
ができる。また、請求項２記載の発明は、請求項１記載
の衝撃緩和設計方法で設計された第１の機械的フィルタ
を供試体に付加し、供試体を衝突面に衝突させる衝突試
験を行い、衝突時の前記衝突面の反力と前記供試体の所
定位置における応力、変位、加速度をセンサで検出し、
検出された反力とセンサ出力との時間変化から供試体の
伝達関数を算出し、前記センサ出力を目標センサ出力と
するための第２の機械的フィルタの伝達関数を前記供試
体の伝達関数に基づいて算出し、前記機械的フィルタの
伝達関数に基づいて第２の機械的フィルタを設計する。
ンサ出力を実現するための機械的フィルタの伝達関数を
算出して機械的フィルタを設計するので、供試体の衝撃
を緩和するための強度設計を迅速かつ高精度で行うこと
ができる。また、請求項２記載の発明は、請求項１記載
の衝撃緩和設計方法で設計された第１の機械的フィルタ
を供試体に付加し、供試体を衝突面に衝突させる衝突試
験を行い、衝突時の前記衝突面の反力と前記供試体の所
定位置における応力、変位、加速度をセンサで検出し、
検出された反力とセンサ出力との時間変化から供試体の
伝達関数を算出し、前記センサ出力を目標センサ出力と
するための第２の機械的フィルタの伝達関数を前記供試
体の伝達関数に基づいて算出し、前記機械的フィルタの
伝達関数に基づいて第２の機械的フィルタを設計する。
【０００８】これにより、衝突時の反力の変化分をゼロ
に集約でき、供試体に付加する機械的フィルタの質量の
増加が、伝達関数を算出する際に無視できないほど大き
い場合でも、機械的フィルタの算出が可能となる。ま
た、請求項３記載の発明は、供試体衝突時の衝突面の反
力を、衝突面裏に設けた反力センサで検出し、供試体の
伝達関数を算出する際の入力として用いる。
に集約でき、供試体に付加する機械的フィルタの質量の
増加が、伝達関数を算出する際に無視できないほど大き
い場合でも、機械的フィルタの算出が可能となる。ま
た、請求項３記載の発明は、供試体衝突時の衝突面の反
力を、衝突面裏に設けた反力センサで検出し、供試体の
伝達関数を算出する際の入力として用いる。
【０００９】これによって、検出が困難である衝突時の
供試体への入力信号を簡単に検出することが可能とな
る。
供試体への入力信号を簡単に検出することが可能とな
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下に、供試体の衝突時の衝撃を
緩和するための強度設計を迅速かつ高精度で行うことが
できる本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１
は、本発明の衝撃緩和設計方法の第１実施例ブロック図
である。同図の衝撃試験部１０では、例えば、図２に示
す姿勢保持型落下試験装置によって供試体１８に働く反
力および応力、変位、加速度等を測定する。供試体１８
として、例えばパーソナルコンピュータを例にとった場
合、供試体１８内部の衝撃による影響が大きいと予想さ
れる例えばハードディスクドライブ等の部品１６に加速
度センサ等のセンサ３０を固着することにより、衝突時
の部品１６に働くセンサ出力としての加速度波形を測定
する。
緩和するための強度設計を迅速かつ高精度で行うことが
できる本発明の実施例を図面に基づいて説明する。図１
は、本発明の衝撃緩和設計方法の第１実施例ブロック図
である。同図の衝撃試験部１０では、例えば、図２に示
す姿勢保持型落下試験装置によって供試体１８に働く反
力および応力、変位、加速度等を測定する。供試体１８
として、例えばパーソナルコンピュータを例にとった場
合、供試体１８内部の衝撃による影響が大きいと予想さ
れる例えばハードディスクドライブ等の部品１６に加速
度センサ等のセンサ３０を固着することにより、衝突時
の部品１６に働くセンサ出力としての加速度波形を測定
する。
【００１１】さらに、供試体１８を衝突させる衝突面１
２の下部には、ロードセルまたは力覚センサ等の反力セ
ンサ２０が設置され、衝突時の反力を測定する。センサ
３０および反力センサ２０の検出信号は、記憶装置部４
０に供給される。記憶装置４０は、反力センサ２０で検
出された反力検出値のＡ／Ｄ変換を行い、適当なサンプ
リング間隔の反力データを蓄える。サンプリング間隔を
Ｔとすると、ｉ番目のサンプリング時の反力ｆは、ｆ
（ｉＴ）で与えられる。
２の下部には、ロードセルまたは力覚センサ等の反力セ
ンサ２０が設置され、衝突時の反力を測定する。センサ
３０および反力センサ２０の検出信号は、記憶装置部４
０に供給される。記憶装置４０は、反力センサ２０で検
出された反力検出値のＡ／Ｄ変換を行い、適当なサンプ
リング間隔の反力データを蓄える。サンプリング間隔を
Ｔとすると、ｉ番目のサンプリング時の反力ｆは、ｆ
（ｉＴ）で与えられる。
【００１２】記憶装置部４０は、同様に、センサ３０の
センサ出力検出値においても、Ａ／Ｄ変換を行い、適当
なサンプリング間隔のセンサ出力データを蓄える。ｉ番
目のサンプリング時のセンサ出力データｘは、ｘ（ｉ
Ｔ）で与えられる。図１に示す伝達関数算出部５０は、
記憶装置４０に蓄えられた反力データおよびセンサ出力
データを使用して、供試体内部の伝達特性を表す伝達関
数Ｇ（ｓ）を算出する。連続時間波形を、周波数領域で
表現するには、ラプラス変換を用いる。
センサ出力検出値においても、Ａ／Ｄ変換を行い、適当
なサンプリング間隔のセンサ出力データを蓄える。ｉ番
目のサンプリング時のセンサ出力データｘは、ｘ（ｉ
Ｔ）で与えられる。図１に示す伝達関数算出部５０は、
記憶装置４０に蓄えられた反力データおよびセンサ出力
データを使用して、供試体内部の伝達特性を表す伝達関
数Ｇ（ｓ）を算出する。連続時間波形を、周波数領域で
表現するには、ラプラス変換を用いる。
【００１３】波形をｆ（Ｔ）とおくと、ラプラス変換さ
れた関数Ｆ（ｓ）は、
れた関数Ｆ（ｓ）は、
【００１４】
【数１】
【００１５】のように求まる。離散時間波形ｆ（ｉＴ）
に対する周波数領域表現Ｆ（ｚ）の算出も同様の考え方
で求められる。供試体内部の伝達特性を表す伝達関数Ｇ
（ｓ）は、反力を入力、センサ出力を出力とすると、そ
れぞれの時間波形の周波数表現が、Ｆ（ｓ）、Ｘ（ｓ）
であるとき、 Ｘ（ｓ）＝Ｇ（ｓ）・Ｆ（ｓ） …（２） のように与えられる。
に対する周波数領域表現Ｆ（ｚ）の算出も同様の考え方
で求められる。供試体内部の伝達特性を表す伝達関数Ｇ
（ｓ）は、反力を入力、センサ出力を出力とすると、そ
れぞれの時間波形の周波数表現が、Ｆ（ｓ）、Ｘ（ｓ）
であるとき、 Ｘ（ｓ）＝Ｇ（ｓ）・Ｆ（ｓ） …（２） のように与えられる。
【００１６】機械的フィルタ伝達関数算出部６０は、例
えばセンサ３０から検出されたセンサ出力Ｘ（ｓ）を目
標値Ｙ以下とするような設計目標仕様から決定される出
力応答が、Ｙ＝Ｘ（ｓ）＋Ｘ’（ｓ）で与えられると
き、Ｘ’（ｓ）は供試体の設計変更によるセンサ出力の
変化分であり、対象部位１６の衝撃を緩和するために供
試体１８に付加すべき緩衝材としての機械的フィルタ２
２の伝達関数を算出する。
えばセンサ３０から検出されたセンサ出力Ｘ（ｓ）を目
標値Ｙ以下とするような設計目標仕様から決定される出
力応答が、Ｙ＝Ｘ（ｓ）＋Ｘ’（ｓ）で与えられると
き、Ｘ’（ｓ）は供試体の設計変更によるセンサ出力の
変化分であり、対象部位１６の衝撃を緩和するために供
試体１８に付加すべき緩衝材としての機械的フィルタ２
２の伝達関数を算出する。
【００１７】供試体１８の設計変更に伴う伝達関数が次
式を満たせば仕様を満足する。 Ｘ（ｓ）＋Ｘ’（ｓ）＝（Ｇ（ｓ）＋Ｇ’（ｓ））（Ｆ（ｓ）＋Ｆ’（ｓ）） …（３） ただし、Ｇ’（ｓ）は、設計変更による供試体１８の伝
達関数の変化分、Ｆ’（ｓ）は、設計変更によって変化
した衝突時の反力の変化分を表す。一般に、衝突時の反
力は、供試体１８の質量に依存する為、設計変更が微
小、言い換えれば緩衝材としての機械的フィルタを付加
することによる質量の増加が微小であれば、反力の変化
分Ｆ’（ｓ）は小さい。そこで、反力の変化分Ｆ’
（ｓ）を無視すると式（３）は、 Ｘ（ｓ）＋Ｘ’（ｓ）＝（Ｇ（ｓ）＋Ｇ’（ｓ））・Ｆ（ｓ） …（４） となる。従って、対象部位の衝撃を緩和するために供試
体１８に付加すべき緩衝材としての第１の機械的フィル
タ２２自体の伝達関数は、 Ｇ’（ｓ）＝Ｘ’（ｓ）／Ｆ（ｓ） …（５） で与えられる。次に、機械的フィルタ選択部では、式
（５）の結果を利用して図７のような、１自由度質量・
バネ・ダンパ系の組み合わせによって機械的フィルタ２
２を選択する。一般に、図７に示す１自由度質量・バネ
・ダンパ系の伝達関数は、
式を満たせば仕様を満足する。 Ｘ（ｓ）＋Ｘ’（ｓ）＝（Ｇ（ｓ）＋Ｇ’（ｓ））（Ｆ（ｓ）＋Ｆ’（ｓ）） …（３） ただし、Ｇ’（ｓ）は、設計変更による供試体１８の伝
達関数の変化分、Ｆ’（ｓ）は、設計変更によって変化
した衝突時の反力の変化分を表す。一般に、衝突時の反
力は、供試体１８の質量に依存する為、設計変更が微
小、言い換えれば緩衝材としての機械的フィルタを付加
することによる質量の増加が微小であれば、反力の変化
分Ｆ’（ｓ）は小さい。そこで、反力の変化分Ｆ’
（ｓ）を無視すると式（３）は、 Ｘ（ｓ）＋Ｘ’（ｓ）＝（Ｇ（ｓ）＋Ｇ’（ｓ））・Ｆ（ｓ） …（４） となる。従って、対象部位の衝撃を緩和するために供試
体１８に付加すべき緩衝材としての第１の機械的フィル
タ２２自体の伝達関数は、 Ｇ’（ｓ）＝Ｘ’（ｓ）／Ｆ（ｓ） …（５） で与えられる。次に、機械的フィルタ選択部では、式
（５）の結果を利用して図７のような、１自由度質量・
バネ・ダンパ系の組み合わせによって機械的フィルタ２
２を選択する。一般に、図７に示す１自由度質量・バネ
・ダンパ系の伝達関数は、
【００１８】
【数２】
【００１９】のように、与えられる。機械的フィルタ２
２の伝達関数Ｇ’（ｓ）を展開し、
２の伝達関数Ｇ’（ｓ）を展開し、
【００２０】
【数３】
【００２１】
【数４】
【００２２】の様な形で表せば、１自由度質量・バネ・
ダンパ系の組み合わせによって緩衝材としての機械的フ
ィルタ２２を選択できる。図３は、上記のように選択さ
れた緩衝材としての機械的フィルタを実際に付加した場
合の供試体の縦断面図であり、この様にして、供試体の
衝撃緩和を実現する。図４は、設計変更によって生じる
衝突時の反力の変化分Ｆ’（ｓ）が無視できない場合
の、衝撃緩和設計方法の第２実施例ブロック図である。
ダンパ系の組み合わせによって緩衝材としての機械的フ
ィルタ２２を選択できる。図３は、上記のように選択さ
れた緩衝材としての機械的フィルタを実際に付加した場
合の供試体の縦断面図であり、この様にして、供試体の
衝撃緩和を実現する。図４は、設計変更によって生じる
衝突時の反力の変化分Ｆ’（ｓ）が無視できない場合
の、衝撃緩和設計方法の第２実施例ブロック図である。
【００２３】同図の衝撃試験部１０では、例えば、図５
に示す姿勢保持型落下試験装置によって供試体１８の反
力および応力、変位、加速度等を測定する。供試体１８
として、例えばパーソナルコンピュータを例にとった場
合、供試体１８内部の衝撃による影響が大きいと予想さ
れる例えばハードディスクドライブ等の部品１６は、請
求項１の方法で設計された第１の機械的フィルタを介在
させて固定されている。加速度センサ等のセンサ３０を
部品１６に固着することにより、衝突時の部品１６に働
くセンサ出力としての加速度波形を測定する。
に示す姿勢保持型落下試験装置によって供試体１８の反
力および応力、変位、加速度等を測定する。供試体１８
として、例えばパーソナルコンピュータを例にとった場
合、供試体１８内部の衝撃による影響が大きいと予想さ
れる例えばハードディスクドライブ等の部品１６は、請
求項１の方法で設計された第１の機械的フィルタを介在
させて固定されている。加速度センサ等のセンサ３０を
部品１６に固着することにより、衝突時の部品１６に働
くセンサ出力としての加速度波形を測定する。
【００２４】さらに、供試体１８を衝突させる衝突面１
２の下部には、ロードセルまたは力覚センサ等の反力セ
ンサ２０が設置され、衝突時の反力を測定する。センサ
３０および反力センサ２０の検出信号は、記憶装置部４
０に供給される。記憶装置４０は、反力センサ２０で検
出された反力検出値のＡ／Ｄ変換を行い、適当なサンプ
リング間隔の反力データを蓄える。サンプリング間隔を
Ｔとすると、ｉ番目のサンプリング時の反力ｆは、ｆ
（ｉＴ）で与えられる。
２の下部には、ロードセルまたは力覚センサ等の反力セ
ンサ２０が設置され、衝突時の反力を測定する。センサ
３０および反力センサ２０の検出信号は、記憶装置部４
０に供給される。記憶装置４０は、反力センサ２０で検
出された反力検出値のＡ／Ｄ変換を行い、適当なサンプ
リング間隔の反力データを蓄える。サンプリング間隔を
Ｔとすると、ｉ番目のサンプリング時の反力ｆは、ｆ
（ｉＴ）で与えられる。
【００２５】記憶装置部４０は、同様に、センサ３０の
センサ出力検出値においても、Ａ／Ｄ変換を行い、適当
なサンプリング間隔のセンサ出力データを蓄える。ｉ番
目のサンプリング時のセンサ出力ｘは、ｘ（ｉＴ）で与
えられる。図４の伝達関数算出部５０は、記憶装置４０
に蓄えられた反力データおよびセンサ出力データを使用
して、供試体内部の伝達特性を表す伝達関数Ｇ（ｓ）を
算出する。
センサ出力検出値においても、Ａ／Ｄ変換を行い、適当
なサンプリング間隔のセンサ出力データを蓄える。ｉ番
目のサンプリング時のセンサ出力ｘは、ｘ（ｉＴ）で与
えられる。図４の伝達関数算出部５０は、記憶装置４０
に蓄えられた反力データおよびセンサ出力データを使用
して、供試体内部の伝達特性を表す伝達関数Ｇ（ｓ）を
算出する。
【００２６】連続時間波形を、周波数領域で表現するに
は、ラプラス変換を用いて、波形をｆ（Ｔ）とおくと、
ラプラス変換された関数Ｆ（ｓ）は、式（１）のように
求まる。離散時間波形ｆ（ｉＴ）に対する周波数領域表
現Ｆ（ｚ）の算出も同様の考え方で求められる。供試体
内部の伝達特性を表す伝達関数Ｇ（ｓ）は、反力を入
力、センサ出力を出力とすると、それぞれの時間波形の
周波数表現が、Ｆ（ｓ）、Ｘ（ｓ）であるとき、式
（２）のように与えられる。
は、ラプラス変換を用いて、波形をｆ（Ｔ）とおくと、
ラプラス変換された関数Ｆ（ｓ）は、式（１）のように
求まる。離散時間波形ｆ（ｉＴ）に対する周波数領域表
現Ｆ（ｚ）の算出も同様の考え方で求められる。供試体
内部の伝達特性を表す伝達関数Ｇ（ｓ）は、反力を入
力、センサ出力を出力とすると、それぞれの時間波形の
周波数表現が、Ｆ（ｓ）、Ｘ（ｓ）であるとき、式
（２）のように与えられる。
【００２７】機械的フィルタ伝達関数算出部６０は、設
計目標仕様から決定される出力応答が、Ｘ（ｓ）＋Ｘ’
（ｓ）で与えられるとき、対象部位１６の衝撃を緩和す
るために供試体１８に付加すべき緩衝材としての第２の
機械的フィルタ２４の伝達関数を算出する。供試体１８
の設計変更に伴う伝達関数が式（３）を満たせば仕様を
満足する。
計目標仕様から決定される出力応答が、Ｘ（ｓ）＋Ｘ’
（ｓ）で与えられるとき、対象部位１６の衝撃を緩和す
るために供試体１８に付加すべき緩衝材としての第２の
機械的フィルタ２４の伝達関数を算出する。供試体１８
の設計変更に伴う伝達関数が式（３）を満たせば仕様を
満足する。
【００２８】ただし、Ｇ’（ｓ）は、設計変更による供
試体18の伝達関数の変化分、Ｆ’（ｓ）は、設計変更に
よって変化した衝突時の反力の変化分を表す。ここで、
反力の変化分Ｆ’（ｓ）が無視できる場合と同じ方法で
Ｇ’（ｓ）をに算出すると、式（３）は式（４）とな
る。従って、対象部位の衝撃を緩和するために供試体１
８に付加すべき機械的フィルタ２４自体の伝達関数は、
式（５）で与えられる。
試体18の伝達関数の変化分、Ｆ’（ｓ）は、設計変更に
よって変化した衝突時の反力の変化分を表す。ここで、
反力の変化分Ｆ’（ｓ）が無視できる場合と同じ方法で
Ｇ’（ｓ）をに算出すると、式（３）は式（４）とな
る。従って、対象部位の衝撃を緩和するために供試体１
８に付加すべき機械的フィルタ２４自体の伝達関数は、
式（５）で与えられる。
【００２９】次に、機械的フィルタ選択部７０では、式
（５）の結果を利用して図７のような、１自由度質量・
バネ・ダンパ系の組み合わせによって機械的フィルタ２
４を実現する。一般に、図７に示す１自由度質量・バネ
・ダンパ系の伝達関数は、式６のように、与えられる。
機械的フィルタ２４の伝達関数Ｇ’（ｓ）を展開し、式
（７）、式（８）の様な形で表せば、１自由度質量・バ
ネ・ダンパ系の組み合わせによって機械的フィルタ２４
が選択される。
（５）の結果を利用して図７のような、１自由度質量・
バネ・ダンパ系の組み合わせによって機械的フィルタ２
４を実現する。一般に、図７に示す１自由度質量・バネ
・ダンパ系の伝達関数は、式６のように、与えられる。
機械的フィルタ２４の伝達関数Ｇ’（ｓ）を展開し、式
（７）、式（８）の様な形で表せば、１自由度質量・バ
ネ・ダンパ系の組み合わせによって機械的フィルタ２４
が選択される。
【００３０】機械的フィルタ付加部８０は、機械的フィ
ルタ選択部７０によって選択された機械的フィルタを、
図６に示すように実際に供試体に付加する。同図は、供
試体内部の衝撃による影響が大きいと予想される部品等
に緩衝材としての機械的フィルタを付加したものであ
る。図４に示すように、実現された機械的フィルタを付
加した供試体１８を、図５に示す衝撃実験実施例の縦断
面図のようにして、再度、衝突衝撃試験部１０、伝達関
数算出部５０を繰り返し行い、目的とする目標仕様から
決定される出力応答に収束させることができる。
ルタ選択部７０によって選択された機械的フィルタを、
図６に示すように実際に供試体に付加する。同図は、供
試体内部の衝撃による影響が大きいと予想される部品等
に緩衝材としての機械的フィルタを付加したものであ
る。図４に示すように、実現された機械的フィルタを付
加した供試体１８を、図５に示す衝撃実験実施例の縦断
面図のようにして、再度、衝突衝撃試験部１０、伝達関
数算出部５０を繰り返し行い、目的とする目標仕様から
決定される出力応答に収束させることができる。
【００３１】
【発明の効果】上述の如く、請求項１記載の発明は、供
試体を衝突面に衝突させる衝突試験を行い、衝突時の前
記衝突面の反力と前記供試体の所定位置における応力、
変位、加速度をセンサで検出し、検出された反力とセン
サ出力との時間変化から供試体の伝達関数を算出し、前
記センサ出力を目標センサ出力とするための第１の機械
的フィルタの伝達関数を前記供試体の伝達関数に基づい
て算出し、前記機械的フィルタの伝達関数に基づいて第
１の機械的フィルタを設計する。
試体を衝突面に衝突させる衝突試験を行い、衝突時の前
記衝突面の反力と前記供試体の所定位置における応力、
変位、加速度をセンサで検出し、検出された反力とセン
サ出力との時間変化から供試体の伝達関数を算出し、前
記センサ出力を目標センサ出力とするための第１の機械
的フィルタの伝達関数を前記供試体の伝達関数に基づい
て算出し、前記機械的フィルタの伝達関数に基づいて第
１の機械的フィルタを設計する。
【００３２】このように、供試体の伝達関数から目標セ
ンサ出力を実現するための機械的フィルタの伝達関数を
算出して機械的フィルタを設計するので、供試体の衝撃
を緩和するための強度設計を迅速かつ高精度で行うこと
ができる。また、請求項２記載の発明は、請求項１記載
の衝撃緩和設計方法で設計された第１の機械的フィルタ
を供試体に付加し、供試体を衝突面に衝突させる衝突試
験を行い、衝突時の前記衝突面の反力と前記供試体の所
定位置における応力、変位、加速度をセンサで検出し、
検出された反力とセンサ出力との時間変化から供試体の
伝達関数を算出し、前記センサ出力を目標センサ出力と
するための第２の機械的フィルタの伝達関数を前記供試
体の伝達関数に基づいて算出し、前記機械的フィルタの
伝達関数に基づいて第２の機械的フィルタを設計する。
ンサ出力を実現するための機械的フィルタの伝達関数を
算出して機械的フィルタを設計するので、供試体の衝撃
を緩和するための強度設計を迅速かつ高精度で行うこと
ができる。また、請求項２記載の発明は、請求項１記載
の衝撃緩和設計方法で設計された第１の機械的フィルタ
を供試体に付加し、供試体を衝突面に衝突させる衝突試
験を行い、衝突時の前記衝突面の反力と前記供試体の所
定位置における応力、変位、加速度をセンサで検出し、
検出された反力とセンサ出力との時間変化から供試体の
伝達関数を算出し、前記センサ出力を目標センサ出力と
するための第２の機械的フィルタの伝達関数を前記供試
体の伝達関数に基づいて算出し、前記機械的フィルタの
伝達関数に基づいて第２の機械的フィルタを設計する。
【００３３】これにより、衝突時の反力の変化分をゼロ
に集約でき、供試体に付加する機械的フィルタの質量の
増加が、伝達関数を算出する際に無視できないほど大き
い場合でも、機械的フィルタの算出が可能となる。ま
た、請求項３記載の発明は、供試体衝突時の衝突面の反
力を、衝突面裏に設けた反力センサで検出し、供試体の
伝達関数を算出する際の入力として用いる。
に集約でき、供試体に付加する機械的フィルタの質量の
増加が、伝達関数を算出する際に無視できないほど大き
い場合でも、機械的フィルタの算出が可能となる。ま
た、請求項３記載の発明は、供試体衝突時の衝突面の反
力を、衝突面裏に設けた反力センサで検出し、供試体の
伝達関数を算出する際の入力として用いる。
【００３４】これによって、検出が困難である衝突時の
供試体への入力信号を簡単に検出することが可能とな
る。
供試体への入力信号を簡単に検出することが可能とな
る。
【図１】衝撃緩和設計方式第１実施例ブロック図であ
る。
る。
【図２】衝撃試験実施例の縦断面図である。
【図３】緩衝材としての機械的フィルタを付加した供試
体の縦断面図である。
体の縦断面図である。
【図４】衝撃緩和設計方法第２実施例ブロック図であ
る。
る。
【図５】緩衝材としての機械的フィルタ付加後の衝撃試
験実施例の縦断面図である。
験実施例の縦断面図である。
【図６】緩衝材としての機械的フィルタを複数付加した
供試体の縦断面図である。
供試体の縦断面図である。
【図７】１自由度質量・バネ・ダンパ系の例である。
１０ 衝撃試験部 １２ 衝突面 １４ 脚部 １６ 供試体内部品 １８ 供試体 ２０ ロードセルまたは力覚センサ等 ２２ 第１の機械的フィルタ ２４ 第２の機械的フィルタ ２６ １自由度質量 ２８ バネ ３０ 加速度センサまたは歪みゲージ等 ３２ ダンパ ４０ 記憶装置 ５０ 伝達関数算出部 ６０ 機械的フィルタ伝達関数算出部 ７０ 機械的フィルタ選択部 ８０ 機械的フィルタ付加部
Claims (3)
- 【請求項１】供試体を衝突面に衝突させる衝突試験を行
い、衝突時の前記衝突面の反力と前記供試体の所定位置
における応力、変位、加速度をセンサで検出し、 検出された反力とセンサ出力との時間変化から供試体の
伝達関数を算出し、 前記センサ出力を目標センサ出力とするための第１の機
械的フィルタの伝達関数を前記供試体の伝達関数に基づ
いて算出し、 前記機械的フィルタの伝達関数に基づいて第１の機械的
フィルタを設計することを特徴とする衝撃緩和設計方
法。 - 【請求項２】請求項１記載の衝撃緩和設計方法で設計さ
れた第１の機械的フィルタを供試体に付加し、 供試体を衝突面に衝突させる衝突試験を行い、衝突時の
前記衝突面の反力と前記供試体の所定位置における応
力、変位、加速度をセンサで検出し、 検出された反力とセンサ出力との時間変化から供試体の
伝達関数を算出し、 前記センサ出力を目標センサ出力とするための第２の機
械的フィルタの伝達関数を前記供試体の伝達関数に基づ
いて算出し、 前記機械的フィルタの伝達関数に基づいて第２の機械的
フィルタを設計することを特徴とする衝撃緩和設計方
法。 - 【請求項３】請求項１記載の衝撃緩和設計方法におい
て、 供試体衝突時の衝突面の反力を、衝突面裏に設けた反力
センサで検出し、 供試体の伝達関数を算出する際の入力として用いること
を特徴とした衝撃緩和設計方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9317264A JPH11149763A (ja) | 1997-11-18 | 1997-11-18 | 衝撃緩和設計方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9317264A JPH11149763A (ja) | 1997-11-18 | 1997-11-18 | 衝撃緩和設計方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11149763A true JPH11149763A (ja) | 1999-06-02 |
Family
ID=18086307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9317264A Pending JPH11149763A (ja) | 1997-11-18 | 1997-11-18 | 衝撃緩和設計方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11149763A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002048812A (ja) * | 2000-06-29 | 2002-02-15 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 衝撃測定装置および衝撃測定方法 |
| US7201814B2 (en) | 2001-01-29 | 2007-04-10 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Fibers and ribbons containing phosphor, conductive metals or dielectric particles for use in the manufacture of flat panel displays |
| CN109540448A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-03-29 | 安徽威成精密铸造有限公司 | 一种滤波器质量检测敲击测试装置 |
| CN110031175A (zh) * | 2019-03-20 | 2019-07-19 | 东南大学 | 一种基于动响应的螺栓连接件等效模型参数识别方法 |
-
1997
- 1997-11-18 JP JP9317264A patent/JPH11149763A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002048812A (ja) * | 2000-06-29 | 2002-02-15 | Internatl Business Mach Corp <Ibm> | 衝撃測定装置および衝撃測定方法 |
| US7201814B2 (en) | 2001-01-29 | 2007-04-10 | E. I. Du Pont De Nemours And Company | Fibers and ribbons containing phosphor, conductive metals or dielectric particles for use in the manufacture of flat panel displays |
| CN109540448A (zh) * | 2018-11-30 | 2019-03-29 | 安徽威成精密铸造有限公司 | 一种滤波器质量检测敲击测试装置 |
| CN110031175A (zh) * | 2019-03-20 | 2019-07-19 | 东南大学 | 一种基于动响应的螺栓连接件等效模型参数识别方法 |
| CN110031175B (zh) * | 2019-03-20 | 2020-03-31 | 东南大学 | 一种基于动响应的螺栓连接件等效模型参数识别方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20041116 |
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| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20061226 |
|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070123 |
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| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20070703 |